Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 8
También es posible determinar la exergía destruida a partir de
X destruida T 0 S ge n T 0 c m 1s 2 s 1 2 Q alr
T 0
que es el mismo resultado obtenido antes.
d) Al observar que la disminución en la exergía del vapor de agua es la exergía
suministrada, y que la salida de trabajo útil es la recuperada, la eficiencia
según la segunda ley para este proceso puede determinarse a partir de
h II
1298 K 2 e10.05 kg 2317.2810 7.1246 2 kJ >kg # K 4
2 kJ
298 K f
4.3 kJ
Exergía recuperada
Exergía suministrada
W u
X 1 X 2
Es decir, 44.8 por ciento del potencial de trabajo del vapor de agua se desperdicia
durante este proceso.
d
5.3
0.552 o 55.2%
35.0 25.4
EJEMPLO 8-12 Exergía destruida durante la agitación
de un gas
Un recipiente rígido aislado contiene 2 lbm de aire a 20 psia y 70 °F. Una
hélice dentro del recipiente se hace girar por una fuente de potencia externa
hasta que la temperatura en el recipiente sube a 130 °F (Fig. 8-38). Si el aire
de los alrededores está a T 0 70 °F, determine a) la exergía destruida y b) el
trabajo reversible para este proceso.
Solución En un recipiente rígido adiabático se calentará aire al girar una
hélice. Se determinará la exergía destruida y el trabajo reversible para este
proceso.
Suposiciones 1 El aire en condiciones aproximadas a las atmosféricas puede
considerarse como un gas ideal con calores específicos constantes a la temperatura
ambiente. 2 Las energías cinética y potencial son insignificantes. 3 El
volumen de un recipiente rígido es constante, por lo tanto no hay trabajo de
frontera. 4 El recipiente está bien aislado y por lo tanto no hay transferencia
de calor.
Análisis Se toma el aire contenido dentro del recipiente como el sistema, el
cual es cerrado porque ninguna masa cruza su frontera durante el proceso. Se
observa que el trabajo de eje es llevado a cabo sobre el sistema.
a) La exergía destruida durante un proceso puede determinarse de un balance
de exergía o directamente de X destruida T 0 S gen . Se empleará el segundo enfoque,
ya que normalmente es más fácil; pero primero se determinará, a partir
de un balance de entropía, la entropía generada,
T 0 = 70 °F
Aire
m = 2 lbm
P 1 = 20 psia
T 1 = 70 °F
FIGURA 8-38
Esquema para el ejemplo 8-12.
W pw
S ent S sal S gen ¢ S sistema
0
⎫ ⎪⎬⎪⎭
⎫
⎬⎭
⎫
⎪⎬⎪⎭
T ransferencia neta de entropía Generación Cambi o
por calor y masa de entropía de entropía
0 S ge n ¢ S sistema m ° c v ln T 2
T 1
R ln V 2
V 1
¢
→
S ge n mc v ln T 2
T 1